Это устаревшая версия, которая была опубликована 2025-11-03. Прочтите самую последнюю версию.

Влияние геометрии полюсного наконечника на срок службы стояночного магнитожидкостного уплотнения.

Авторы

  • Софья Григорьевна Шарина БГУ
  • Михаил Самуилович Краков БНТУ, БГУ

Ключевые слова:

Диффузия, магнитофорез, магнитная жидкость, численные методы, компьютерное моделирование.

Аннотация

В данной работе представлены результаты численного моделирования задачи диффузии и магнитофореза в магнитожидкостном уплотнении (МЖУ) в стояночном режиме работы. Расчеты проведены для двух наиболее распространенных геометрий полюсного наконечника: треугольной и прямоугольной. В вычислениях используется коэффициент диффузии, зависящий от концентрации и модифицированное выражение для подвижности магнитных частиц.

Проведено сравнение влияния геометрии полюсного наконечника на срок службы МЖУ. Сроком службы МЖУ считается то время, за которое магнитная жидкость в зазоре МЖУ теряет текучесть.  Определено, что срок службы МЖУ для треугольной геометрии больше, чем для прямоугольной. При этом время безотказной работы МЖУ при использовании вакуумного масла в качестве жидкости-основы, в зависимости от параметров МЖУ, может составлять от месяца до нескольких лет.

Библиографические ссылки

  1. 1. Madhusree Kole, Sameer Khandekar. Engineering applications of ferrofluids: A review. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. June 2021
  2. 2. Bolotov A., Burdo, G. Magnetic fluid method for sealing liquid media. E3S Web of Conferences. 2023.
  3. 3. Yi Rao, Xiaohui Yan, Linhuan Luo, Fangzhou Hao, Chao Shen, Chaopin Lei, Yongjun Wu. Magnetic fluid seal for switchgear. 25th International Conference on Electricity Distribution. 2019.
  4. 4. Liu S., Li D., He X., Zhang Z. Structure design study of vacuum magnetic fluid seal. Frontiers in Materials. 2022. no. 9
  5. 5. Berkovsky B.M., Medvedev V.F., Krakov M.S. Magnetic Fluids – Engineering Applications. Oxford University Press. Oxford. 1993.
  6. 6. Bashtovoi V. G. [et. al.] Influence of Mass Transfer Processes on Couette Flow of Magnetic Fluid. J. of Nano-and Electronic physics. 2013. Vol. 5 N 4. P. 04011(3).
  7. 7. Taketomi S. Motion of ferrite particles under a high gradient magnetic field in a magnetic fluid shaft seal. Japanese Journal of Applied Physics. 1980.
  8. 8. Odenbach S. Forced diffusion in magnetic fluids under the influence of a strong magnetic field gradient. Zeitschrift für Physik B Condensed Matter. 1994. Vol. 94. pp. 331-334.
  9. 9. Krakov M. S., Nikiforov I.V. Regarding the influence of heating and the Soret effect on a magnetic fluid seal. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. no. 431. Pp. 255–261
  10. 10. Sharyna S.G., Krakov M. S. Effect of a High-Gradient Magnetic Field on Particle Concentration Distribution in a Magnetic Fluid Seal: Rivalry of the Diffusion and Magnetophoresis. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2024. Vol. 599. doi:10.1016/j.jmmm.2024.172095
  11. 11. Pshenichnikov A. F., Elfimova E. A., Ivanov A. O. Magnetophoresis, sedimentation, and diffusion of particles in concentrated magnetic fluids. J. Chem. Phys. 2011. Vol. 134(18), [184508].
  12. 12. S. Sharyna S., Krakov M. Interplay between magnetophoresis and diffusion in magnetic fluid seals for vacuum devices and their lifespan. Vacuum, 2025, 114122. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2025.114122
  13. 13. Chong J. S., Christiansen E. B., Baer A. D. Rheology of concentrated suspensions. Journal of Applied Polymer Science. 1971. no. 15(8). Pp. 2007–2021. doi:10.1002/app.1971.070150818
  14. 14. Шарина С. Г., Краков М. С. Влияние формы полюсного наконечника на характеристики стояночного магнитожидкостного уплотнения. VIII Международная Ставропольская конференция по магнитным коллоидам. Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2023. – С. 152-156.
  15. 15. Landau L.D., Livshits E.M. Fluid Mechanics. M.: Fizmatgiz. 1986. 736 p.
  16. 16. Buyevich Yu. A., Ivanov A.O. Kinetics of phase separation in colloids: I. Formation of initial aggregates. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 1993. vol. 192(3), Pp. 375-390.
  17. 17. Russel W.B. The Dynamics of Colloidal Systems. Univ. Wisconsin Press. Madison. 1987.
  18. 18. Krakov M. S. Control volume finite-element method for Navier-Stokes equations in vortex-streamfunction formulation. Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals. 1992. Vol. 21, no. 2. Pp. 125–145.
  19. 19. Patankar S.V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. McGrаw-Hill. Hemisphere Publishing Corporation. 1980. Pp. 1–197.
  20. 20. Shepard D. A two-dimensional interpolation function for irregularly-spaced data. ACM ’68: Proceedings of the 1968 23rd ACM national conference. January 1968. Pp. 517–524

Опубликован

2025-11-03

Версии

Выпуск

№ 2 (2025): Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Раздел

Физика конденсированного состояния

Лицензия

Copyright (c) 2025 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

(1)
Шарина, С. Г.; Краков, М. С. Влияние геометрии полюсного наконечника на срок службы стояночного магнитожидкостного уплотнения. Журнал Белорусского государственного университета. Физика 2025, вып. 2.